3种不同原料发酵枣酒香气主成分的分析

严超，侯丽娟，赵欢，齐茹晓，王颉

(河北农业大学食品科技学院，河北保定071000)

3种不同原料发酵枣酒香气主成分的分析

严超，侯丽娟，赵欢，齐茹晓，王颉

(河北农业大学食品科技学院，河北保定071000)

分别以枣肉、枣渣、枣核为原料发酵生产红枣蒸馏酒，应用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用法（HSSPME-GC-MS）对不同原料发酵枣蒸馏酒的挥发性香气成分进行分离鉴定，结合香气阈值确定不同挥发性成分的相对气味活度值（ROAV），运用主成分分析法（PCA）评价发酵枣酒的香气成分，确定关键风味物质。结果表明，3种枣酒共检测到50种香气成分，其中枣肉发酵酒检测到36种，枣渣发酵酒35种，枣核发酵酒38种，占各自总挥发性成分的70.50%、69.11%、81.72%；3种枣酒中检测出25种相同的挥发性风味成分，有己酸乙酯、癸酸乙酯、月桂酸乙酯、辛酸乙酯、庚酸乙酯、苯乙醛、壬醛等关键风味化合物。提取了2个主成分，有效解释了不同枣酒与各种挥发性成分的相关性。

枣酒；香气成分；相对气味活度值；主成分分析

枣（Zizyphus jujube dates）为鼠李科枣属植物枣树（Zizyphus jujube Mill.）的成熟果实[1]，具有很高的营养价值和药用价值，是集食、药、补三大功能为一体的保健食品，被誉为“木本粮食,滋补佳品”。红枣中含有铁、钾、磷、钙等多种矿物质以及丰富的维生素，其中维生素C含量居水果之首[2]；红枣是少数含有芦丁的水果之一，且含量最为丰富；红枣中含有16种氨基酸，其中包括8种人体必需氨基酸[3]。红枣为药食同源，具有降低胆固醇、养气补血、延缓衰老等功效[4]。目前，红枣的加工产品有干枣、红枣固体饮料、红枣果蔬复合饮品、枣脯、枣醋、枣酒等[5]。枣酒有以红枣为原料经发酵酿造而成的果酒，也有用红枣为原料，经发酵、蒸馏制得的红枣蒸馏酒，都深受人们的喜爱。枣脯、蜜饯等都是果实去核后加工制成，而去掉果肉的枣核上往往有残余的枣肉，故采用带有少量枣肉的枣核来酿酒可以充分利用资源，避免浪费。枣汁和部分枣果酒多以红枣汁为原料，即红枣经水提取后的汁液，而过滤、挤压后的枣渣，也可用作酿酒的原料。

本研究以枣肉、枣渣、枣核（带少量果肉）为原料发酵生产红枣蒸馏酒，应用顶空固相微萃取[6]-气相色谱-质谱联用法(headspace-solidphase micro extraction-gas chro-matography-mass spectrometry,HS-SPME-GC-MS)对不同原料发酵枣酒的挥发性香气成分进行分离鉴定，结合香气阈值确定不同挥发性成分的相对气味活度值(relative aroma activity value,ROAV），运用主成分分析法（principal component analysis,PCA）评价香气成分对发酵枣酒总体风味的贡献，确定其关键风味物质。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂及仪器

原料及耗材：红枣，市售阜平红枣；稻壳，保定市槐茂有限公司提供；酿酒高活性干酵母（白酒酵母），安琪酵母股份有限公司；葡萄糖（分析纯）。

仪器设备：HH-2电热恒温水浴锅，上海比朗仪器有限公司；AR423CN型电子天平，奥豪斯仪器（上海）有限公司；CP214分析天平，上海菁海仪器有限公司；SPX型生化培养箱，宁波东南仪器有限公司；7890B-5977 GCMS联用仪，美国Agilent公司；固相微萃取装置，50/ 30 μm DVB/CAR/PDMS萃取头，Supelco公司[7]。

1.2 实验方法

1.2.1 工艺流程

1.2.2 操作要点

1.2.2.1 枣肉发酵酒工艺要点

原料：挑选无病虫害的红枣清洗、沥干，去枣核，将枣肉剪碎，加水浸泡12 h，添加稻壳，调酸、调糖[8]，使最终红枣蒸馏酒酒精度达到11%vol，发酵原料中枣、水、稻壳比例为6∶6∶1。

热处理：将搅拌混匀的原料于密闭容器中进行蒸汽加热。

活化：将适量酵母加入2%的葡萄糖溶液中溶解，先置于45℃水浴锅中活化15 min，之后置于30℃水浴锅中活化1 h，按原料中红枣质量的1.5‰添加酵母。

发酵：接入酵母后，于30℃±1℃培养箱中发酵6～8 d，测其可溶性固形物含量，当可溶性固形物含量达到某一固定值时即为发酵结束[9]。

蒸馏：取200 g发酵结束后的原料放于蒸馏烧瓶中，添加300 mL去离子水，蒸馏，收集馏出液，得到红枣蒸馏酒，酒精度达到11%vol～14%vol，置于4℃冰箱中冷藏，待测。

1.2.2.2 枣渣发酵酒工艺要点[10]

红枣清洗沥干后去核，加水浸提，枣、水比例为1∶10 (g/mL)，50℃浸提3.5 h，粗滤，滤液可用于枣汁、枣果酒的酿造，收集废弃的滤渣，加入稻壳，调糖、调酸。其他操作与枣肉发酵酒工艺相同。

1.2.2.3 枣核发酵酒工艺要点[11]

取带少量果肉的枣核，加入适量水浸泡12 h，与稻壳混匀，调酸、调糖，其他操作与枣肉发酵酒工艺相同。

1.2.3 香气成分萃取

取1.5 mL枣酒样品置于20 mL顶空瓶中，加入6 mL水稀释，再加入1 g NaCl，置于40℃水浴平衡15 min，插入萃取头萃取40 min，将萃取头插入GC进样口，解析6 min。

1.2.4 GC-MS分析条件

色谱条件：Agilent 7890B气相色谱仪，HP-INNOWax毛细管色谱柱（60 m×250 μm，0.25 μm）；升温程序：50℃保持2 min，然后以3℃/min升至80℃，再以5℃/min升至230℃，保持6 min。采用不分流进样，进样口温度为240℃，载气为He，流量为1 mL/min。

质谱条件：Agilent 5977MSD，EI+电离源，电子能量为70 eV，离子源温度230℃，四级杆温度150℃。溶剂延迟时间3 min，质谱质量扫描范围45～650 u。

1.2.5 数据处理

利用质谱扫描图谱与NIST14.L谱库进行对照鉴定，并采用峰面积归一法计算各挥发性香气成分的相对含量，本文仅研究匹配度大于70%的组分[12]。

参考顾塞麒[13]的方法，采用相对气味活度值（ROAV）评价各风味成分对样品总体风味的贡献，各化合物的ROAV计算公式如下：

其中：Ci、Ti分别为各挥发性组分的相对含量和嗅觉阈值；Cstan和Tstan分别为样品相对含量最大的组分相对含量和嗅觉阈值。

主成分分析：本研究采用SPSS17.0软件，对不同香气成分种类进行主成分分析，根据每个品种有关成分相对含量的标准化值及特征根、特征向量计算出各主成分值，并以此作散点图，寻找主成分的相关性，确定各酒的关键风味物质。

2 结果与分析

2.1 3种枣酒的挥发性风味成分分析

3种发酵枣酒经过SPME-GC-MS分析的总离子图见图1。其香气成分及相对含量结果见表1。

由表1可知，3种不同原料发酵枣酒中共检出50种挥发性化合物，其中酯类21种、醇类4种、酸类4种、酮类2种、醛类7种、酚类2种、其他类10种。

枣肉发酵酒中共检测出36种香气成分，包括酯类18种、醛类5种、醇类2种、酮类2种、烯烃类2种、其他类7种，相对含量分别为29.667%、6.435%、5.064%、0.826%、0.714%、26.190%。其中相对含量较高的香气成分有苯甲酸乙酯（8.152%）、己酸乙酯（6.126%）、异戊醇（4.832%）、苯乙醛（4.789%）、辛酸乙酯（4.189%）、3-苯丙酸乙酯（3.360%）等。

枣渣发酵酒中共检测出35种香气成分，包括酯类17种、醛类5种、醇类2种、酮类2种、烯烃类2种、酸类2种、其他5种，相对含量分别为酯类31.526%、醛类19.462%、醇类7.978%、酮类0.6535%、烯烃类0.773%、酸类0.585%、其他8.136%。其中相对含量较高的成分有苯乙醛（14.832%）、苯甲酸乙酯（8.436%）、月桂酸乙酯（8.095%）、异戊醇（7.865%）、3-苯丙酸乙酯（3.454%）、苯甲醛（3.326%）、辛酸乙酯（2.310%）、己酸乙酯（2.167%）、癸酸乙酯（2.039%）等。

枣核发酵酒中共检测出39种香气成分，包括酯类20种、醛类6种、醇类3种、酸类4种、其他6种，相对含量分别为58.049%、6.137%、3.989%、1.354%、12.057%。其中相对含量较高的香气成分有月桂酸乙酯（14.822%）、苯甲酸乙酯（13.194%）、己酸乙酯（6.226%）、癸酸乙酯（5.913%）、异戊醇（3.630%）、辛酸乙酯（3.368%）、3-苯丙酸乙酯（3.311%）、肉豆蔻脑酸乙酯（3.101%）、苯甲醛（2.748%）、庚酸乙酯（2.346%）、苯乙醛（2.253%）等。

3种发酵枣酒的挥发性香气成分在种类和含量上有一定的差异，也有相似的主要香气物质，包括苯甲酸乙酯、己酸乙酯、辛酸乙酯、庚酸乙酯、癸酸乙酯、3-苯丙酸乙酯、月桂酸乙酯、异戊醇、1,3,5,7-环辛四烯、辛烯酸乙酯、肉豆蔻酸乙酯、苯甲醛、苯乙醛、2-苯基巴豆醛、棕榈酸乙酯等。测定出的挥发性组分中酯类所占的相对含量很高，构成了枣酒整体的香气。根据测定结果，检测出的成分中含有硅氧环状化合物，可能是进样口垫片损耗，萃取头或色谱柱材料流失而导致的，故不做详细分析[17]。

2.2 关键风味化合物的分析(表2)

由表1中各挥发性成分的相对含量及嗅觉阈值可知，β-大马酮在枣肉和枣渣发酵酒中的相对含量偏高，嗅觉阈值偏小，因而β-大马酮对枣酒风味有重要的贡献，定义β-大马酮在这两种枣酒中ROAVstan=100；枣核中未检出β-大马酮，定义癸酸乙酯在枣核发酵酒中ROAVstan=100，计算其他化合物的ROAV[18]。当ROAV不小于1时，该化合物为枣酒的主体风味成分；当0.1≤ROAV＜1时，认为该物质对发酵枣酒总体风味具有重要的修饰作用[19]。

由表2可知，枣肉发酵酒中有7种关键风味化合物，分别为β-大马酮、癸酸乙酯、己酸乙酯、月桂酸乙酯、辛酸乙酯、苯乙醛、庚酸乙酯；枣渣发酵酒中有6种关键风味化合物，分别为β-大马酮、月桂酸乙酯、癸酸乙酯、苯乙醛、己酸乙酯、辛酸乙酯；枣核发酵酒中有7种关键风味化合物，分别为癸酸乙酯、月桂酸乙酯、己酸乙酯、辛酸乙酯、庚酸乙酯、苯乙醛、壬酸乙酯。在3种枣酒中均具有的关键风味物质有月桂酸乙酯、癸酸乙酯、己酸乙酯等，它们共同赋予了枣酒丰富的果香及清甜的酒香。异戊醇又称为高级醇，是酒中主要的助香成分，赋予酒体传统的风味，但高级醇含量太高会影响酒的风味并引起“上头”现象[20]。

2.3 枣酒挥发性成分主成分分析(表3)

利用SPSS17.0对3种红枣发酵酒香气成分的相对含量进行主成分分析[21]，得到主成分的特征值和特征向量见表3。由表3可知，第1成分贡献率为65.835%，第2成分贡献率为34.165，2个成分的累计贡献率已达到100%，所以2个主成分能够有效解释变量的信息[22]。

由表4可知，第1主成分反映的指标主要有己烯酸乙酯、壬醛、1-辛烯-3-醇、庚烯酸乙酯、癸酸乙酯、3-辛烯酸乙酯、苯甲酸乙酯、月桂酸乙酯、苯甲醇、可卡醛、壬二酸二乙酯、棕榈酸乙酯、癸酸、月桂酸；第2主成分反映的指标主要有己酸乙酯、庚酸乙酯、辛酸乙酯、己酸异戊酯、糠醛、7-辛烯酸乙酯、壬酸乙酯。由此可知，枣酒的香气成分主要由酯类构成。

由图2可知，3种发酵枣酒分别位于不同象限，枣核发酵酒与第1主成分有很高的正相关，枣渣发酵酒与第2主成分有很高的负相关，可以反映出3种不同原料发酵枣酒的整体风味有较大的差异。在挥发性成分载荷图中可以看出，3-辛烯酸乙酯、己烯酸乙酯、庚烯酸乙酯、1-辛烯-3-醇、十六碳烯酸乙酯、肉豆蔻脑酸乙酯、月桂酸乙酯与主成分1有很高的正相关，表明枣核发酵酒与这些成分关系密切；苯乙醛、十一酸乙酯、苯乙烯乙酯、苯丙酸乙酯、苯丙基巴豆醛、苯甲醛与枣渣发酵酒关系密切；己酸丁酯、己酸己酯、己酸异戊酯、7-辛烯酸乙酯、辛酸乙酯、庚酸乙酯、糠醛、苯乙醇、1,2-苯并二氢吡喃酮等与枣肉发酵酒有密切的联系。

3 结论

采用HS-SPME-GC-MS对不同原料发酵枣酒的挥发性香气成分进行分离鉴定。结果表明，枣肉、枣渣、枣核发酵酒中分别检测出挥发性成分占各自总挥发性成分的70.50%、69.11%、81.72%，其中枣肉发酵酒中苯甲酸乙酯（8.152%）相对含量最高，枣渣发酵酒中苯乙醛（14.832%）相对含量最高，枣核发酵酒中月桂酸乙酯（14.822%）相对含量最高。

采用ROAV法对挥发性成分进行分析，对3种枣酒的关键风味成分进行确定。结果表明，枣肉发酵酒中有7种关键风味化合物，分别为β-大马酮、癸酸乙酯、己酸乙酯、月桂酸乙酯、辛酸乙酯、苯乙醛、庚酸乙酯；枣渣发酵酒中有6种关键风味化合物，分别为β-大马酮、月桂酸乙酯、癸酸乙酯、苯乙醛、己酸乙酯、辛酸乙酯；枣核发酵酒中有7种关键风味化合物，分别为癸酸乙酯、月桂酸乙酯、己酸乙酯、辛酸乙酯、庚酸乙酯、苯乙醛、壬酸乙酯。它们共同赋予了不同枣酒果香、甜香的风味。

将对3种枣酒中检测出的挥发性成分进行主成分分析，通过物质载荷图及成分载荷图找到不同枣酒与挥发性成分的相关性。结果表明，2个主成分可以有效解释全部挥发性成分的信息，不同枣酒的香气成分有较大差异。

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Principal Component Analysis of Volatile Flavoring Components in Jujube Wine Produced by Three Different Raw Materials

YAN Chao,HOU Lijuan,ZHAO Huan,QI Ruxiao and WANG Jie
(College of Food Science and Technology,HebeiAgricultural University,Baoding,Hebei 071000,China)

In this study,jujube wine was produced with jujube flesh,jujube residues and jujube pits as raw materials respectively.Then the volatile flavoring components in jujube wine produced by different raw materials were isolated and identified by HS-SPME-GC-MS,and the relative odor activity values(ROAV)of each flavoring component were determined combined with odor threshold values,then the contributions of the flavoring components to the overall flavor of the wine were evaluated by PCA,and the key flavoring components were determined eventually.The results suggested that,a total of 50 kinds of flavoring components was detected in three kinds of jujube wine samples,among them,36 kinds detected in jujube wine produced by jujube flesh,35 kinds detected in jujube wine produced by jujube residues,and 38 kinds detected in jujube wine produced by jujube pits,accounting for 70.50%,69.11%and 81.72%of the total volatile components of each kind of jujube wine. 25 kinds of flavoring components were common in all three kinds of wine samples including ethyl hexanoate,ethyl decanoate,ethyl laurate, ethyl caprylate,ethyl heptanoate,phenyl acetaldehyde,and nonanal etc.PCA results demonstrated that 2 principal components could explain effectively the correlations between different jujube wine and the volatile flavoring components.

jujube wine;flavoring components;relative odor activity values;principal component analysis

TS262.8；TS261.4

A

1001-9286（2017）03-0049-06

10.13746/j.njkj.2017003

国家自然科学基金（31371815）。

2017-01-06

严超（1992-），女，硕士研究生，研究方向为食品加工与安全。

王颉。